削峰电路的原理是什么？

5.3.1　压缩限幅

1.听觉动态范围

听觉动态范围是指人耳从听阈到不适阈间的声强范围。

正常人的听阈为10dB左右,不适阈为100dB左右,动态范围为90dB。一个听阈为50dB的感音神经性耳聋患者,他的不适阈若仍为100dB左右,则动态范围减小,只有50dB,斜率较正常人为大。而一个听阈为70dB的感音神经性聋患者,他的不适阈仍为100dB左右,动态范围更小,只有30dB,斜率则更大。

2.最大输出控制

以前的助听器采用的是线形放大电路,Δ输入/Δ输出为1,也就是说,输入声压级每增加1dB,输出声压级相应增加1dB,助听器增益是不变的。这种助听器对多数耳聋患者来讲,由于他们听觉动态范围变窄,而且往往伴有重振现象,助听器的最大声输出可能会超过患者的不适阈,引起患者不适,甚至听力损伤。这就需要对助听器的最大声输出加以限制。

削峰限幅是一种最早使用的声限幅技术,多使用于线性放大电路。由于削峰限幅存在谐波失真大的缺点,故诞生了另一种限幅方式--自动增益控制(AGC)。

(1)最大输出控制的原则

为了避免大声时助听器输出幅度过高超过听障者的不适阈,从而引起听障者的不适及听力损伤,对助听器的最大输出幅度必须加以控制。控制原则就是将最大输出控制在接近听障者的不适阈处。目前的助听器均有最大输出控制功能。

(2)最大输出控制的类型

①削峰电路(PC)。在线性放大线路(即增益不随输入声压级的变化而变化)中,最大输出控制主要采用削峰电路。削峰电路是最简单的输出限幅方式,是指把输出信号中超过限度的峰值部分削去,在小输入声压级时,助听器为线性放大；在大输入声压级时,才产生削峰。削峰时输出幅度不变。现在部分助听器使用软削峰技术,它与以前的削峰技术(称为硬削峰)区别在于,硬削峰是完全去除超过预定输出强度信号的技术，而软削峰对这部分信号是逐步去除，后者失真小于前者。

②压缩放大电路。由于削峰电路不可避免地引起信号丢失,因此需要一种既能达到限幅目的又不丢失信号的限幅方式。压缩放大电路的处理方式是小输入声压级时,助听器为线性放大；在大输入声压级时,增益逐渐减小,最大输出不会超过某个限度，也就是将大范围的输入信号压缩至一个小范围的输出。它广泛应用于非线性放大线路(即增益随输入声压级的变化而变化)中。

最先采用、使用最广泛的压缩放大方式是自动增益控制(AGC)，它对小声、中声采用线性放大,对65dBSPL(中等)以上声音且音量开得较大时才采用压缩放大。压缩比较大,一般大于5∶1,输出不会超过设定的限度,是一种高水平压缩，压缩限幅的输入-增益自动增益控制的特点包括：对小声采用线性放大,避免因压缩所导致的信号失真；防止最大声输出超过不适阈所引起的难受；减小中、大输入声削峰所生产的失真。

自动增益控制分为输出压缩(AGC O)和输入压缩(AGC I)两种。AGCO的反馈监控环路位于功率放大器和音量控制之后,音量控制不影响助听器的最大声输出。AGCI的反馈监控环路位于功率放大器和音量控制之前,音量控制直接影响助听器的最大声输出。

另外,AGC I会降低信噪比,因为AGC I线路中信号较强采用压缩放大,而噪声较弱采用线性放大,输出后信号与噪声的强度差降低了。而AGCO只要降低音量,信号与噪声均采用线性放大,信噪比就不会降低。

压缩限幅方式多使用输出自动增益控制(AGCO)。